Повышение эксплуатационных характеристик подшипников качения за счет назначения рационального режима финишной обработки шаров с учетом фактических температурных и деформационных механизмов формирования свойств их поверхностного слоя

• Автор: Бузов, Анатолий Викторович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 157 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКЕ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

* ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОДШИПНИКОВ

1.1. Влияние особенностей и режимов финишной обработки на формирование

свойств поверхностного слоя деталей

1.1.1. Анализ способов обработки, обеспечивающих повышенные

„ эксплуатационные свойства рабочих поверхностей

1.1.2. Оптимальное сочетание физических свойств поверхностных слоев

и способы их обеспечения

1.1.3 Влияние особенностей финишных операций на физико-меланическое

состояние поверхностного слоя деталей подшипников
1.2. Особенности технологического процесса доводки шаров
подшипников
1.2.1. Единство и противоположность физико-механических процессов при финишной обработке шаров подшипников и в режиме эксплуатации
1.2.2. Анализ влияния температурных факторов на эксплуатационные и технологические характеристики рабочих поверхностей деталей подшипников
1.2.3. Схема температурного поля в контактной зоне
1.3. Постановка задач исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ
ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ШАРОВ ПОДШИПНИКОВ ПРИ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКЕ
2.1. Общая характеоистика направления теоретических
" и экспериментальных исследований
2.2. Анализ общей структурной модели трибосопряжения и выявление
доминирующих факторов, определяющих формирование физических свойств поверхностного слоя шаров при финишной обработке и эксплуатации подшипников
2.2.1. Структурная модель трибосопряжения и перераспределение энергии, затрачиваемой на трение при финишной обработке и эксплуатации
деталей подшипников
2.2.2, Преобразование механической энергии в тепловую
при контактном взаимодействии поверхностных слоев
2.3. Концептуальная энергетическая модель и структура энергетического баланса в стационарном режиме контактирования тел, обладающих различными теплофизическими свойствами
2.3.1. Моделирование температурного поля, возникающего в поверхностных
слоях обрабатываемых деталей и инструмента
2.3.2. Модель распределения тепловых потоков и температурных полей
при окончательной доводке шаров
2.3.3. Распределение тепловых потоков и температурных полей в поверхностных слоях шаров и колец в режиме эксплуатации подшипника
2.3.4. Исследование математической модели температурного поля и оценка значимости ее параметров
2.3.5. Анализ результатов моделирования температурного поля
2.4. Выводы
3. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ ПРИ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКЕ ШАРОВ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
* ПОДШИПНИКОВ
3.1. Обоснование применения метода исследования физики
процессов в подшипниках с использованием динамического контактного сопротивления
3.1.1. Механизм образования вторичных структур на рабочих поверхностях деталей подшипников в процессе эксплуатации
3.1.2. Модель контактирования, используемая для оценки состояния рабочих поверхностей подшипниковых узлов
3.1.3. Анализ электрической модели подшипника качения
3.1.4. Модель контактирования шарика с дорожкой качения
3.1.5. Аппаратура, используемая для оценки характера изменений свойств рабочих поверхностей деталей подшипников в режиме эксплуатации за
счет автоматической регистрации скачков контактного сопротивления
3.1.6. Статистические методы и критерии, используемые для оценки состояния рабочих поверхностей подшипниковых узлов
3.2. Методы контроля вибропараметров подшипников
3.3. Методы, использованные для исследования изменения физикомеханических свойств поверхностного слоя шаров в процессе их окончательной доводки
3.3.1. Вихретоковый метод контроля физико-механических свойств поверхностного слоя деталей подшипников
3.3.2. Методы металлографических исследований
3.4. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СВОЙСТВ
ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ ' НА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
4.1. Анализ влияния геометрических и физико-механических свойств поверхностного слоя деталей подшипников на их эксплуатационные характеристики
4.1.1. Исследование влияния параметров макро- и микрогеометрии рабочих поверхностей на вибрационные характеристики подшипников
4.1.2. Иссл -дования структуры поверхностного слоя шаров подшипников

роль в протекании процессов адсорбции, диффузии и химических реакций. Учитывая, что работа трения составляет около 90% работы шлифования [32, 70, 74, 119], выводы полученные при трении металлов, можно считать приемлемыми для финишной обработки.
Как показывает анализ структурной модели и анализ экспериментальных исследований [13, 58, 59], при финишной обработке может сложиться такая ситуация, когда между собой будут конкурировать два процесса: процесс резания и процесс трения, причем эти процессы могут развиваться одновременно и вытеснять друг друга. Первый случай характеризуется интенсивным съемом металла за счет процессов резания с минимальным выделением тепла. Во втором случае расходуемая энергия в основном превращается в тепло и, уходя, может совершать работу, перестраивая структуру и свойства поверхностных слоев в устойчивую, энергетически более выгодную для данных условий, форму [17, 20, 25, чб, 73]. Устойчивость такой структуры обеспечивает минимальные энергетические затраты на трение, а доля работы, затрачиваемая на разрушение единицы объема материала поверхностных слоев, становится максимальной. При одновременном развитии процессов резания при шлифовании и процессов трения, за счет физико-механических процессов, протекающих при трении, может изменяться структура и периодически образовываться дефектный слой, /ю при преобладании процессов резания он не успевает сформироваться и быстро удаляется. Некоторая часть работы, затрачиваемой на трение, переходит во внутреннюю энергию тел в виде энергии упрочнения материалов и остаточных напряжений в телах.
В общем случае при совместном действии процессов резания и трения структуру энергетического баланса можно представить себе в следующем виде:
ЛЕ, = 41а, + Д<2Ре, + ДЕд:;+ЛЕ%(2.3) где ДЕ£ - затраченная энергия за данный промежуток времени;
Д0,тр - выделившееся тепло, за счет процессов трения;
- выделившееся тепло, за счет процессов резания;